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流体力学与传热Ⅱ：第 171–180 页

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
温度对气蚀的影响
• 温度越高，饱和蒸汽压越大
• 由安装高度公式可知，饱和蒸汽压越大，允许安装高度越小，越容易发生气蚀
• 安装泵时应考虑使用时的最高温度
允许气蚀余量与流量的关系
定义
允许气蚀余量 = 动压头 + 静压头 − 饱和蒸汽压头（取最小值） 。
• 允许气蚀余量中包含动压头项，流量越大，允许气蚀余量越大
Study Notes 171 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
隔膜泵
• 隔膜泵是往复泵的一种，靠变形膜压吸来改变体积和压力
• 适合输送腐蚀性流体，因活柱不与流体接触，膜可采用防腐材料
• 隔膜泵与往复泵一样，吸入和排出都不均匀
注意
隔膜泵本身就是往复泵的一种，并非独立于往复泵之外的类型。
输送含颗粒悬浮液的泵选择
• 含颗粒悬浮液不能选齿轮泵、往复泵、喷射泵
• 应选离心泵，且开式离心泵较合适
Study Notes 172 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
大流量输送的泵选择
• 1000 m³/h 的大流量水输送，应选离心泵
• 其他类型泵只适合小流量、大扬程的场合
自吸能力
定义
自吸能力指不需要灌泵即可改变压强、将液体吸上来的能力。
• 往复泵、容积泵（齿轮泵、螺杆泵）具有自吸能力
• 离心泵没有自吸能力
Study Notes 173 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
罗茨鼓风机
• 罗茨鼓风机有两个叶片，工作原理与齿轮泵相同
• 一个叶片转动带动另一个叶片，拨开处吸入气体，合拢处排出气体
通风机的出口压强
• 压缩比约为 1.1 左右（或 1.1 以下）
• 出口压强约在 0∼15 kPa
Study Notes 174 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
通风机风量的定义
定义
通风机的风量以入口状态计，即入口处的体积流量。
单级离心式通风机/鼓风机风压不高的原因
• 单级：没有多次增压（多级增压才能达到高压缩比）
• 气体密度低
• 离心式本身能增大风压，但难以达到很高
注意
“出口处有过多的静风压向动风压转移” 不是原因。出口处流道变宽，应由动风
压转变为静风压，静压强的增加发生在出口位置。
Study Notes 175 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
离心式压缩机与往复式压缩机比较
• 往复式：正位移式，适合流量小、扬程大的场合
• 离心式：动力泵，靠离心力输送，流量大且均匀
管路特性与泵特性结合的计算（机械能衡算）
• 本章计算题结合第一章机械能衡算，主要涉及：安装高度计算、轴功率计算
• 两个敞口槽之间列机械能衡算式， 上下游三项机械能为0， 等号左边只剩外加功
W
例
低位槽向高位槽输水，两槽均敞口，管径 50 mm，管长 + 当量长度 50 m，摩擦
系数 0.03。泵性能曲线在流量 6∼15 m³/h 范围内可用给定式子表示。
• 单位重量水所需外加功：列机械能衡算式，W = gz + λ(l+le)/d ·½u²，其中
u 由流量除以管内截面积求得
• 单位重量水所需功 W 与所需扬程 H 的关系：H = W/g
• 判断泵能否完成任务： 将流量代入泵特性曲线求出泵能提供的扬程， 若泵的
H ≥ 所需 H，则泵可用
Study Notes 176 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
注意
泵特性曲线公式中，流量 Q 直接以 m³/h 为单位代入，无需换算。读题时要注
意公式中各量的单位。
轴功率随流量变化的计算（调阀门）
• 通过改小阀门减小流量时，离心泵的特性曲线（ H-Q 曲线）不变，工作点沿特
性曲线移动。
• 轴功率公式：𝑁 = 𝜌𝑔𝑄𝐻
𝜂 ，即 𝑁 ∝ 𝑄 × 𝐻（效率变化忽略不计） 。
• 流量从 𝑞1 减到 𝑞2 时，分别用特性曲线找到对应扬程 ℎ1、ℎ2。
• 减小百分率： 𝑁1 −𝑁2
𝑁1
= 𝑞1 ℎ1 −𝑞2 ℎ2
𝑞1 ℎ1
。
例
调阀门前：𝑁 ∝ 13.75 × 10（扬程 × 流量） 。调阀门后：将𝑞 = 8 代入特性曲
线公式得 ℎ = 14.59，故 𝑁 ∝ 14.59 × 8。代入减小百分率公式即可算出结果。
注意
计算阻力损失时， 范宁公式算出的是焦每千克（单位质量） ， 若需统一为米液柱
（扬程） ，要除以𝑔（9.81） ；压强项也要除以𝜌𝑔 才能统一单位。
泵选型与最大安装高度计算（精馏塔输送）
• 选泵需同时满足两个条件：流量达到要求、扬程达到要求。
• 流量由流速 × 管截面积求得；扬程由上下游截面列机械能衡算式求得。
• 本题阻力损失来源：吸入管路（1 m 液柱） 、换热器（压强单位） 、排出管路（管
长，含局部阻力当量长度） 。
• 三项阻力单位不同，需统一换算为米液柱再相加。
定义
比重：某物质密度与水的密度之比。比重 0.96 即 𝜌 = 960 kg/m3。
注意
题目给出的” 管长” 指排出管路的管长（含所有局部阻力当量长度） ，与吸入管
路分开处理。
• 最大安装高度计算：𝐻𝑠 需校正密度项，𝐻′
𝑠 = 𝐻𝑠 × 1000
𝜌 = 𝐻𝑠 × 1
比重 。
Study Notes 177 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
• 最大允许安装高度 = 𝐻′
𝑠 − 𝑢2
1
2𝑔 − 入口阻力损失。
注意
选泵时不能选扬程、流量远大于需求的泵。虽然能用，但工作点远离最高效率
点，效率极低，能量利用率差，应选流量和扬程略大于需求、接近最高效率点
的泵。
例
本题计算结果：扬程 𝐻 = 30 m，流量 𝑄 = 47.6m3/h。三个候选泵中，第一个
流量、扬程均不足；第三个扬程、流量过大（效率低） ；第二个略大于需求，故
选第二个，其 𝐻𝑠 = 6.4 m。校正后：6.4 × 0.96 −𝑢2
2𝑔 − 1 得最大允许安装高度。
机械能衡算式综合应用（真空表读数、升扬高度、轴功率）
• 本题为第一章机械能衡算式三大应用的综合：求压强、求位置、求轴功率。
• 做题时需自行标注衡算截面（试卷上无 1-4 截面） ，不能所有式子都用1 和 2。
注意
真空表装在入口（压强最小处） ，压力表装在出口（压强最大处） 。 这是常识， 考
试不能问。
• 第一问求真空表读数（即 𝑝2） ：选截面1→2（不经过泵，无需考虑 𝑊𝑒 和泵损
失） ，1 处机械能为 0，损失为吸入管路损失 0.2。
注意
1. 真空表读数是正值，而算出的表压 𝑝2 为负值，不能直接把负值当读数。
2. 单位是毫米汞柱，不是帕斯卡。汞密度需记住，或利用 760mmHg = 1 atm
换算。
定义
升扬高度： 供液面 （上游截面） 到出口液面 （下游截面） 的垂直高度， 即𝑧4（若
𝑧1 = 0） 。
• 第二问求升扬高度：选截面 3→4 可一个式子直接解出（3 处压强、动能、位置
均已知，4 处表压为 0） 。
• 也可选 1→3 先算 𝑊𝑒，再列 1→4 求 𝑧4，但需多列一个衡算式。
Study Notes 178 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
注意
若选 2→3 计算 𝑊𝑒，前提是第一问的 𝑝2 算对，否则第二问连带出错。选 1→3
更保险。
• 第三问轴功率：𝑁 = 𝑄𝑚 ⋅𝑊𝑒
𝜂 ，其中 𝑄𝑚 = 𝜌𝑄（体积流量 × 密度） 。
注意
轴功率公式用的是质量流量 𝑄𝑚，不能直接用体积流量代入，需乘密度。
例
本题计算：𝑝2 为负值，真空表读数取正并换算为毫米汞柱；在 2→3 间列式算
𝑊𝑒，再在 1→4 间列式求 𝑧4；最后用 𝑄𝑚 ⋅ 𝑊𝑒/𝜂（𝜂 = 70%）求轴功率。
11 月 05 日
本章概述：非均相物系的分离
• 本章属于下册” 传质与分离” 的一部分，因下册主要讲均相物系，故将非均相物
系分离提前讲授
• 本章需掌握两个单元操作：沉降和过滤
• 研究对象由管道内流动的液体/气体，转变为颗粒与流体之间的相对运动，主要
分析对象是颗粒
• 生活实例：含沙的水静置后倒出上清液（沉降） ；碳酸钙沉淀用滤纸过滤称重
（过滤）
• 学习内容：基本原理、计算方法及设备
均相混合物与非均相混合物
• 均相混合物：溶液无界面，如氯化钠溶液，肉眼看不到界面
• 非均相混合物 （非均相物系）： 有相界面， 如含沙的水 （固液界面） 、 含尘的气体
（固气界面）
• 本章主要研究非均相物系
Study Notes 179 / 341 先看条件，再套公式

流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
定义
非均相物系由两类物质组成：
• 分散项：处于分散状态的物质
• 连续项：包围分散物质的连续状态物质
• 例：含尘气体中，气体是连续相，固体颗粒是分散相
非均相物系的常见类型
• 液溶胶： 固体颗粒分散在液体中， 可用丁达尔效应 （红外光照射出现光路） 鉴别
胶体与溶液
• 气溶胶：固体颗粒分散在气体中，如雨后天空变蓝（颗粒被雨水带走） 、晴天光
束中可见颗粒
• 气凝胶： 气体分散在固体中， 工业应用广泛，90% 以上为气体， 密度极小， 隔热
效果极好
• 水凝胶：液体（水）分散在固体中，如退热贴
例
气凝胶（以碳海绵为例） ：
• 2013 年浙江大学高超教授团队打破” 最轻固体” 吉尼斯纪录
• 密度仅 0.16 mg/cm³，约为空气密度的 1/6，可被一根麦穗支撑
• 1931 年美国科学家史蒂文·吉斯特勒通过超临界干燥法首次制得 （先用酒精
替换水分，再在超临界状态下将酒精转为气体）
• 特性：强度高（可承受自身质量几千倍的压力） 、隔热性能好（纳米级网状
结构限制热量传播） 、吸附性强（碳海绵可吸收自身质量250∼900 倍的液体，
压缩 80% 后仍能恢复原状）
• 应用：宇航员服装（耐 1300℃ 高温及-130℃ 低温） 、海上原油泄漏回收等
非均相物系的分离目的
• 回收有价值的分散物质
• 净化分散介质，使连续项更洁净，满足环保、安全等要求
Study Notes 180 / 341 先看条件，再套公式

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